JP6233819B2 - 高速pcr加熱のための方法及びシステム - Google Patents
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Description
本出願は、2010年12月17日出願の米国仮特許出願第61/424,551号、2011年10月7日出願の米国仮特許出願第61/545,063号の優先権を主張するものであり、それらは全体的に引用により本明細書に組み込まれる。
この明細書において言及される全ての出版物、特許、及び特許出願は、個々の出版物、特許、又は特許出願が引用により組み込まれるべきものと具体的に及び個々に示されていたかのように同じ程度まで、引用により本明細書に組み込まれる。
本発明の態様は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)のためのマイクロプレートを提供する。実施形態において、マイクロプレートは、PCRサンプルを加熱するための金属材料及びバリヤー層を含む基板を含み、バリヤー層は、第1のポリマー材料で形成される。マイクロプレートは更に、PCRサンプルを含むための1つ以上のウェルを含み、1つ以上のウェルは、バリヤー層に密封された第2のポリマー材料で形成される。幾つかの場合において、第1のポリマー材料は第2のポリマー材料と異なる。一例において、第1のポリマー材料は第2のポリマー材料とは異なるガラス転移温度を有する。他の場合において、第1のポリマー材料は第2のポリマー材料と同じである。一例において、第1のポリマー材料は、第2のポリマー材料と同じ、又はほぼ同じガラス転移温度を有する。
本発明の別の態様は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)加熱のためのウェルを有するマイクロプレート(又は消耗品)を提供する。幾つかの実施形態において、消耗品は、電流がマイクロプレートを流れることにより加熱され得る。マイクロプレートは、予め決定した期間、加熱され得る。加熱を含むサンプル処理は、コンピューターシステムの記憶場所に保管される機械読み込み可能な指示を実施するための1つ以上のプロセッサーを有する、コンピューターシステムにより調節され得る。
本発明の別の態様は、マイクロプレートの形成方法を提供する。本明細書で提供されるマイクロプレートは、1つ以上の金属を有する基板を含み得る。幾つかの実施形態において、このような基板は、アルミニウム、酸化アルミニウム、アルミニウム合金、又は複合材料を含み得る。幾つかの場合において、このような基板はアルミニウムを含む。電流は、基板との電気接触状態にある電極を通って基板に提供され得る。幾つかの場合において、低い又はほぼ低い抵抗性の電気接触は、アルミニウム基板に、及びそれを通って電流を提供するために、アルミニウム基板に提供され得る。
本発明の別の態様は、PCRの加熱を含む、サンプル処理のためのシステムを提供する。システムは、中央処理、メモリー(ランダムアクセスメモリー及び/又は読み取り専用メモリー)、データ記憶装置(例えば、ハードドライブ)、通信ポート(COM PORTS)、及び入力/出力(I/O)モジュール(I/Oインターフェースなど)を備えた、コントローラーを含み得る。プロセッサーは、並列処理のための中央処理装置(CPU)又は複数のCPUであってもよい。メモリー及び/又はデータ記憶装置は、PCRの加熱法など、本明細書に提供される方法を実施するための、機械可読コードを有していてもよい。
本発明の別の態様は、ユーザーがPCRのシステムをセットアップし、PCRを監視し、及びPCRの結果を見ることが出来るようにするためのユーザーインターフェースを提供する。ユーザーインターフェースは、幾つかの場合において、ユーザーがPCRのシステムをセットアップし、PCRを監視し、及びPCRの結果を見ることが出来るようにするためのメニューエレメントなど、1つ以上のテキスト形式の、図解の、音声の、及びビデオのエレメントを有する、グラフィカルユーザーインターフェース(GUI)である。GUIは、PCR実験の実施を促進し得る。図11−17は、本明細書に記載されるように、PCRの結果の分析及び視覚化の準備を可能にする、GUIのスクリーンショットを図示する。図11−17のGUIは、図9のシステム等の本明細書に提供されるシステム上で実施され、図9のディスプレイなどのディスプレイの助けにより、ユーザーに提示され得る。
公称的には0.4mmの厚さの金属プレートは、大縮尺でバルク処理した材料から作られ、ここで、金属(例えば、5トンの金属インゴット)は処理に加わり、圧延され、及び連続操作においてコーティングされる。材料は、半硬の状態にまで圧延されるアルミニウム合金であり、その後、ポリプロピレンに適合性のある材料により約10ミクロンの称呼厚みにまで片面(頂面)にコーティングされる。この材料は、ポリプロピレンが金属プレートに熱密封される(又は溶接される)のを可能にし、PCRを開始しない。シートの他の側面(底部)は、5ミクロンの称呼厚みまで、エポキシプライマーによりコーティングされた。これは、シートの底部側の赤外線放射率を標準化するために提示される。材料は、160mm幅のストリップに切り込みを入れられ、個々のプレートが作りだされる自動的なスタンピングラインに対してコイルを巻かれた形態で供給された。エポキシコーティングはその後、電気接触が行われるのを可能にするため、プレートの端部にある接点の指から選択的に除去された。
プレート上に配される液体サンプルを含むため、垂直なチューブ構造のアレイから成るポリプロピレンモールディングは、実施例1の金属プレートに溶接された。ポリプロピレンモールディングは、サンプル領域(又はウェル)を画成するため、複数のチューブで形成された。チューブの大きさとパターンは、ユーザーの選択の問題であり;プレートの真中において活動的に温度が制御される領域内で適合する任意のパターンが、使用され得る。2つの見慣れたオプションが選択された:9mmのピッチ上の6X4のチューブアレイ、及び4.5mmのピッチ上の8X12のアレイ。全体のアセンブリは10.5gの重さであり、容易に再利用可能であった。適切に、一回のみ使用のアイテムに関して、消耗品の製造費は低かった。
Claims (12)
- 生体サンプルを処理する方法であって、該方法は、
(a)(i)金属材料を有する基板と、(ii)前記基板上にコーティングされ、第1のポリマー材料で形成されるバリヤー層と、(iii)前記バリヤー層に密封される1つ以上のウェルを含み、前記第1のポリマー材料と異なる第2のポリマー材料で形成される、モールディングと、(iv)前記基板と電気接触状態にある前記基板からの突起としての電極と、を備えるマイクロプレートを提供する工程、
(b)前記1つ以上のウェルの溶液中に前記生体サンプルを堆積させる工程、
(c)前記溶液を1つ以上の熱サイクルへ晒すために、前記電極から前記基板を介して電流を導く工程であって、前記1つ以上の熱サイクルは、前記電流の流れが前記基板を通る際に少なくとも約5°C/秒の加熱または30秒に1熱サイクルで、前記溶液を加熱する工程を備える、工程を
含み、
前記電極は波形にされることを特徴とする、方法。 - 前記電極に、前記電流を供給するバスバーとの電気接触状態をもたらす工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記電極は、前記基板の異なる側に突起として第一の電極と第二の電極を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記溶液は、1分につき少なくとも約2サイクルの速度で、前記1つ以上の加熱サイクルに晒されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記溶液との熱伝達において1つ以上の温度センサーを用いて前記溶液の温度を測定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上の温度センサーは、赤外線センサーを含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記温度は少なくとも0.01秒ごとに測定されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記マイクロプレートは、複数の熱領域を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記複数の熱領域は9つの領域を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記マイクロプレートは、前記複数の熱領域を提供する、複数の領域に抵抗性のある加熱エレメントからなることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 1つ以上の温度センサーからの1つ以上の温度の測定に基づき、前記複数の熱領域の各々において加熱の量を決定することにより、前記加熱速度を制御する工程
を更に含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記電流は、前記マイクロプレートの領域の加熱の制御のための電流経路を通って導かれることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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